Η κλασική εξαρτημένη μάθηση είναι η μάθηση που συμβαίνει όταν ένα ουδέτερο ερέθισμα συνδυάζεται με ένα ερέθισμα που ήδη προκαλεί μια απόκριση. Μετά από επαναλαμβανόμενες συνδυάσεις, το ίδιο το ουδέτερο ερέθισμα αρχίζει να προκαλεί μια παρόμοια απόκριση.

Τα πειράματα του Ιβάν Παβλόφ με σκύλους παραμένουν το κλασικό παράδειγμα. Ο ήχος ενός μετρονόμου, αρχικά άσχετος, παρουσιάστηκε λίγο πριν το φαγητό. Η τροφή προκαλούσε φυσικά σιελόρροια. Μετά από αρκετά ζεύγη, μόνο το μετρονόμο προκαλούσε σιελόρροια. Η τροφή είναι το μη εξαρτημένο ερέθισμα. η σιελόρροια προς την τροφή είναι η μη εξαρτημένη απόκριση. ο μετρονόμος γίνεται το εξαρτημένο ερέθισμα. η σιελόρροια προς τον μετρονόμο είναι η εξαρτημένη απόκριση.

Το φαινόμενο είναι ευρέως διαδεδομένο. Οι συναισθηματικές αντιδράσεις σε μέρη, ανθρώπους και διαφημίσεις είναι συχνά κλασικά εξαρτημένες. Οι αποστροφές γεύσης μπορούν να αποκτηθούν με τον ίδιο συνδυασμό ενός νέου τροφίμου με μεταγενέστερη ασθένεια. Θεραπευτικές τεχνικές όπως η συστηματική απευαισθητοποίηση χρησιμοποιούν τις ίδιες αρχές αντίστροφα για να μειώσουν τον εξαρτημένο φόβο.

Η κλασική εξαρτημένη μάθηση δείχνει ότι το νευρικό σύστημα καταγράφει αυτόματα προγνωστικές σχέσεις μεταξύ γεγονότων, ακόμη και όταν ο οργανισμός δεν προσπαθεί να μάθει τίποτα.